FI56922C - Foerfarande och anordning foer reglering av en foerenings halt i en loesning eller suspension - Google Patents

Description

ΓβΊ Π1Χ KUULUTUSJULKAISU r CQ5 9 Ma l J utläggnincsskrift »d*** • c /45) Patentti r;y Jnnetty 12 25 1920 £jrC7& Patent meddelat 'S (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* A 23 0 9/14· SUOMI —Fl N LAND (*) Pat«nttlhik«mui — Patentuuökning 2159/7^ (22) HakemlapUvt — Anaöknlngadag l6.07· 7^+ (23) Alkupiivi — Glltlghettdag 16.07-7^ (41) Tullut julkiseksi — Blivlt offantlig 17.01.76

Patentti· ja rekisterihallitus .... ... ... .......

' (44) NShtSväksIpanon ja kuul.julkalsun pvm. — n

Patent- och registerstyrelsen ' Anaökan utlagd och utl.skriften publlcerad 31.01. Ö0 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet (71) Unisearch Limited, Kensington, New South Wales, Australia-Australien(AU) (72) Ronald Alexander N. Edwards, Caringbah, New South Wales, Peter M. Cantrell, Kensington, New South Wales, John James Miller, Rosenville, New South Wales, Australia-Australien(AU) (?U) Forssen & Salomaa Oy (5U) Menetelmä ja laite yhdisteen sisällön säätämiseksi liuoksessa tai suspensiossa - Förfarande och anordning för regiering av en förenings hait i en lösning eller suspension

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ja laitetta yhdisteen sisällön säätämiseksi liuoksessa tai suspensiossa ja tarkemmin sanottuna sellaista prosessia ja laitteistoa, jossa käytetään hyväksi liukoista entsyymiä.

Entsyymeille on löydetty teollisuudessa yhä lisääntyvää käyttöä kemiallisten reaktioiden edistämiseksi. Taloudellisuussyistä ja lopputuotteen epäpuhtauden välttämiseksi on tavallisesti välttämätöntä ottaa prosessissa käytetty entsyymi talteen nesteestä, jossa reaktio on tapahtunut. Entsyymin kokoamiseksi on tavallisesti käytetty kahta prosessia, joista toisessa entsyymi tehdään liukenemattomaksi kiinnittämällä se liukenemattomaan kantajaan ja toisessa entsyymi pidätetään membraa-ni-diffuusio-reaktoriin ja nesteen annetaan virrata ohi pussin. Ensimmäisen menetelmän haittana on se, että liukenemattomaksi tehty entsyymi pyrkii menettämään aktiivisuutensa melko nopeasti ajan mukana ja on myöskin havaittu, että tarvitaan myös suuria kantaja-ainepintoja ja pitkiä viipymäaikoja, jotka lisäävät prosessin kustannuksia. Toinen menetelmä, joka riippuu reaktioaineitten ja reaktiotuotteiden diffuusiosta puoliläpäisevän kalvon läpi on hidas ja vaatii suuria kalvopinta-aloja ollen siten sopimaton kaupalliseen käyttöön.

2 56922

Esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kaikki aineet, joiden molekyylikoko on suurempi kuin entsyymin molekyylikoko, suodatetaan liuoksesta käyttäen ensimmäistä suodatinta, että entsyymi lisätään ensimmäiseen suodokseen halutun entsymaattisen muutoksen aikaansaamiseksi yhdisteessä, että entsyymi suodatetaan liuoksesta toisella suodattimena ja että toinen suodos lisätään aineisiin, jotka suodatettiin pois ensimmäisen suodattimen avulla, sekä että entsyymi, joka suodatetaan liuoksesta toisen suodattimen avulla, mahdollisesti palautetaan takaisin ensimmäisestä suodattimesta saatuun tuoreeseen suodokseen.

Esillä olevan keksinnön mukainen laite on pääasiallisesti tunnettu ensimmäisestä suodattimesta, jonka huokoskoko on pienempi kuin entsyymin molekyylikoko, reaktio-astista yhdisteen entsymaattiseksi muuttamiseksi, toisesta suodattimesta, jonka huokoskoko on pienempi kuin entsyymin molekyylikoko, sekä laitteista, jotka yhdistävät toisesta suodattimesta saadun suodoksen ensimmäisestä suodattimesta suodattamalla poistettuihin aineisiin.

Esillä oleva keksintö on erityisen sopiva maidossa olevan laktoosin hydrolyy-siin, mutta kuitenkin sitä voidaan käyttää lukuisissa muissa systeemeissä kuten glukoosipitoisuuden säätämiseksi munanvalkuaisessa käyttäen glukoosioksidaasia tai limoniinin poistamiseksi sitruunamehuista käyttäen limoninaasia.

On suositeltavaa, että entsymaattinen materiaali palautetaan takaisin toisesta suodattimesta reaktoriin jatkuvan liuosvirtauksen ylläpitämiseksi laitteesta. Reaktori voi olla tulppavirtaustyyppinen, vaikka muitakin reaktorityyppejä, erikoisesti jatkuvia reaktoreita kuten takaisinsekoitusreaktoreita voidaan käyttää.

On merkillepantavaa, että jos molempien suodattimien huokoskoko on sama tai jos toisen suodattimen huokoskoko on suurempi kuin ensimmäisen, nesteen loppukoostu-mus tulee olemaan sama kuin alkuperäinen koostumus lukuunottamatta kantajayhdis-teen entsymaattista konversiota. Tätä prosessia voidaan siten käyttää aikaansaamaan spesifisten aineiden taloudellinen konversio heterogeenisessä liuoksessa tai suspensiossa edellyttäen, että aine voidaan entsymaattisesti muuttaa entsyymillä, jonka molekyylikoko on suurempi kuin aineen molykyylikoko. Prosessilla on erityisesti käyttöä silloin kun halutaan poistaa liuoksesta yhdiste, muu kuin kantajayhdis-te, jonka entsyymi voisi myös muuttaa tai joka voisi deaktivoida entsyymin. On havaittu, että suurempien hiukkasten tai molekyylien poisto liuoksesta ennen kantaja-aineen ^ntsymaattista konversiota lisää entsyymin osoittamaa aktiivisuutta.

Haluttaessa entsyymi voidaan kiinnittää liukoiseen kantajaan sen molekyylikoon 3 56922 ja siten nopeuden lisäämiseksi, jolla reaktioliuos voidaan suodattaa. Tässä selityksessä käytettynä termi "entsyymin molekyylikoko" tarkoittaa keskimääräistä molekyylikokoa, joka on entsyymillä itsellään yhdessä minkä tahansa liukoisen kantajan kanssa, johon se voi olla kiinnitettynä.

Seuraavassa keksintöä kuvataan suositeltavien esimerkkien avulla viitaten oheiseen esillä olevan keksinnön mukaisen laitteiston kaaviolliseen kuvioon.

Laiten kuoritun maidon laktoosipitoisuuden säätämiseksi käyttäen /S-galaktosidaasia käsittää syöttötankin 10, ultrasuodattimet 11 ja 12 ja entsyymireaktorin 13.

Kuorittua maitoa syötetään ajoittain syöttötankkiin 10 johdon 14 kautta ja syötetään jatkuvasti ulos pitkin johtoa 15 pumpun 16 kautta ensimmäiseen ultrasuodat-timeen 11.

Ultrasuodattimen 11 läpi kulkeva maito erotetaan suodokseksi, joka käsittää sellaisten molekyylien liuoksen, joiden molekyylikoko on pienempi kuin entsyymin molekyylikoko, sekä tiivisteeksi, joka sisältää suurempikokoiset molekyylit. Käytännössä on havaittu sopivaksi operoida ultrasuodatinta olosuhteissa, joissa 90 % kuoritusta maidosta käsittää suodoksen ja 10 % erotetaan tiivisteeseen.

Suodos johdetaan johtoa 17 pitkin entsyymireaktoriin 13, kun taas tiiviste johdetaan suoraan johdon 18 kautta sekoittimeen 19 yhdistettäväksi entsyymikäsitellyn suodoksen kanssa.

Laitteiston käynnistämisen helpottamiseksi paljuujohto 21 ja pumppu 22 on varattu maitotiivisteen takaisin kierrättämiseksi ultrasuodattimen 11 kautta.

Johto 17 vie suodoksen ultrasuodattimesta 11 entsyymireaktoriin 13, joka on varustettu sekoittimella 23. Entsyymi /3-galaktosidaasi lisätään suodokseen ja se muuttaa laktoosin maitosuodoksessa glukoosiksi ja galaktoosiksi. On havaittu, että 90 %:n konversioaste on saavutettavissa lyhyellä viipymäajalla reaktorissa.

Ultrasuodatin 12 erottaa reagoineen maidon suodokseksi, joka sisältää reagoineen maidon aineosat, ja tiivisteeksi, joka sisältää entsyymin. Suodos johdetaan johdon 27 kautta sekoittimeen 19 yhdistettäväksi ensimmäisessä ultrasuodattimessa 11 tuotetun maitotiivisteen kanssa. Entsyymit!iviste toisesta ultrasuodattimesta 12 palautetaan entsyymireaktoriin 13 johdon 28 kautta. Takaisinkierrätysjohto 29 ja pumppu 30 on myös käytettävissä.

4 56922

Laktoosipitoisuuden suhteen säädetty maito sisälsi 19 % alkuperäisestä laktoosi-pitoisuudestaan. Jäännöslaktoosipitoisuus voidaan säätää prosessissa vaihdellen ensimmäisessä suodattimessa saavutettavaa erotusastetta tai säätämällä suodok-sen hydrolyysiastetta entsyymireaktorissa.

Haluttaessa paluujohto 21 voi sisältää varastotankin, niin että kantaja-ainetta voidaan käsitellä suuren tilavuuden omaavissa erissä. Tällä menettelytavalla on se etu, verrattuna jatkuvaan prosessiin, että suodatin voi toimia tehokkaammin alhaisemmilla proteiinitasoilla. Jos suodatinta käytetään jatkuvana suodattimena maidolle tankista 10 se tulee aina toimimaan maksimaalisilla proteiinitasoilla lyhyen alkujakson jälkeen. Jos suodatinta käytetään panoksittain sitä käytetään vain lyhyen jakson maksimaalisella proteiinipitoisuudella pitemmän ja tehokkaamman keräytymisjakson jälkeen.

Toisessa vaihtoehtoisessa menettelytavassa suodosta johdosta 27 tai vettä voidaan takaisinkierrättää varastotankkiin 10 ja koko laitteistoa voidaan operoida panoksittain alhaisemman laktoositason saavuttamiseksi lopputuotteessa.

Laitteisto voi sisältää joukon mikrosuodattimia sarjassa ensimmäisen ja/tai toisen vaiheen suodatuksen tehostamiseksi.

Maitoa, jonka laktoosipitoisuus on säädetty, voivat nauttia henkilöt, jotka eivät kykene käyttämään hyväksi laktoosia, mikä on tavallista laajoilla alueilla Aasiassa ja Keski-idässä. Säädetyllä maidolla on huomattavaa käyttöä ruoanvalmistuksessa, sillä esimerkiksi laktoosi pyrkii saostumaan jäädytetyistä meijerituotteista kuten jäätelöstä ja keksinnön mukaisesti käsitellyn maidon käyttö lievittää tätä probleemaa samoin vähentäen ruokosokerin määrää, joka on lisättävä tuotteeseen johtuen glukoosin ja galaktoosin suuremmasta makeuttamiskyvystä verrattuna alkuperäiseen laktoosiin. Leivotuilla tuotteilla kuten pullilla ja kaskuilla on paremmat ruskistumisominaisuudet valmistettaessa laktoosisäädetystä maidosta.

Edellä kuvattua laitteistoa voidaan käyttää muidenkin prosessien suorittamiseksi esillä olevan keksinnön mukaisesti.

Esimerkki 1

Munanvalkuaisen glukoosipitoisuuden säätäminen

Munanvalkuainen sisältää normaalisti noin 0,5 % glukoosia. Kun munanvalkuainen kui- 5 56922 vataan alhaiseen kosteuspitoisuuteen, glukoosi reagoi aminoryhmien kanssa, joita tuottavat valkuaisen pääaineosa proteiinit, muodostaen tumnanvärisiä polymeerejä, jotka huonontavat valkuaisen ulkonäköä, liukoisuutta ja funktionaalisia ominaisuuksia käytettäessä sitä keittotarkoituksiin.

Tavanomaista on poistaa glukoosi munanvalkuaisesta ennen kuivausta. Tämä voidaan aikaansaada esillä olevalla prosessilla käyttäen glukoosi-oksidaasia entsyyminä, ja suodattimia, joiden huokoskoko on sellainen, että ne pidättävät glukoosi-oksidaasia. Tässä tapauksessa on välttämätöntä laimentaa valkuainen vedellä ennen syöttämistä ensimmäiseen suodattimeen koska valkuaisen viskositeetti on korkea ja estää virtausta systeemin läpi. Haluttaessa suodos toisesta suodattimesta voidaan takaisinkierrättää lisättäväksi munanvalkuaiseen sensijaan että vikosi-teetin vähentämiseksi lisättäisiin vettä, jolloin tällä takaisinkierrätyksellä on se etu, että systeemin läpi kulkevan materiaalin määrä vähenee ja muiden aineosien kuin glukoosin taso pidetään vakiona.

Esimerkki 2

Glukoosin poistaminen veriplasmasta ennen kuivausta

Veriplasma syötetään ensimmäiseen suodattimeen, jossa glukoosi-oksidaasia suuremmat molekyylit poistetaan. Jäännösseerumi kulkee suodattimen läpi ja siihen sisältyvä glukoosi muuttuu glukonihapoksi glukoosi-oksidaasientsyymin vaikutuksesta.

Syyt glukoosin poistamiseen veriplasmasta ovat samanlaisia kuin esimerkissä 1 esitetyt syyt, nimittäin jos kuivattua veriplasmaa on tarkoitus käyttää ravintona ja mikrobiologisena väliaineena se läpikäy "ruskettumisreaktion", jos glukoosin ja aminoryhmien annetaan vaikuttaa toisiinsa värillisten polymeerien muodostamiseksi.

Esimerkki 3

Karvaan aineosan poistaminen appelsiinimehusta

Appelsiinimehu, joka on karvasta, sisältää limoniinimaterialia, joka voidaan hajoittaa ja tehdä ei-karvaaksi entsyymilimoninaasilla.

Appelsiinimehu syötetään ensimmäiseen suodattimeen, missä liukenemattomat kiintoaineet ja liukoinen materiaali, jonka molekyylikoko on suurempi kuin limoninaa- )

Claims (2)

6 56922 silla, poistetaan. Entsyymilimoninaasi vaikuttaa limoniiniin kahden suodattimen välillä. Ei ole selvää, mikä muodostaa limoniinin hajoamistuotteet, mutta on kuitenkin havaittu, että ne ovat pienempiä kuin limoniini eivätkä ne ole karvaita. «

1. Menetelmä entsymaattisesti muutettavissa olevan yhdisteen sisällön säätämiseksi liuoksessa käyttämällä liukoista entsyymiä, jonka molekyylikoko on suurempi kuin muutettavan yhdisteen, joka menetelmä käsittää vaiheen entsyymin erottamiseksi liuoksesta halutun reaktion jälkeen, tunnettu siitä, että kaikki aineet, joiden molekyylikoko on suurempi kuin entsyymin molekyylikoko, suodatetaan liuoksesta käyttäen ensimmäistä suodatinta, että entsyymi lisätään ensimmäiseen suodokseen halutun entsymaattisen muutoksen aikaansaamiseksi yhdisteessä, että entsyymi suodatetaan liuoksesta toisella suodattimena ja että toinen suodos lisätään aineisiin, jotka suodatettiin pois ensimmäisen suodattimen avulla, sekä että entsyymi, joka suodatetaan liuoksesta toisen suodattimen avulla, mahdollisesti palautetaan takaisin ensimmäisestä suodattimesta saatuun tuoreeseen suodokseen.

2. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamiseksi yhdisteen sisällön säätämiseksi liuoksessa tai suspensiossa liukoisen entsyymin avulla, jonka molekyylikoko on suurempi kuin mainitun yhdisteen, tunnettu ensimmäisestä suodattimesta (11), jonka huokoskoko on pienempi kuin entsyymin molekyylikoko, reaktioastiasta (13) yhdisteen entsymaattiseksi muuttamiseksi, toisesta suodattimesta (12), jonka huokoskoko on pienempi kuin entsyymin molekyylikoko, sekä laitteista (19), jotka yhdistävät toisesta suodattimesta (12) saadun suodoksen ensimmäisestä suodattimesta (11) suodattamalla poistettuihin aineisiin.